現(xiàn)代工程機械設計技術及應用序言

吉林大學工程機械專業(yè)教學隊伍經歷數十年在該領域的教學和科研實踐，在國內工程機械行業(yè)中享有一定的知名度和影響力，具有明顯的學科專業(yè)優(yōu)勢和辦學特色，是國內工程機械專業(yè)人才的培養(yǎng)基地、工程機械行業(yè)的技術依托，承擔了國家工程機械行業(yè)的國家攻關項目、國家自然科學基金項目、國家“863”項目。工程機械設計課程為機械工程類專業(yè)課程，現(xiàn)有相關教材多是二十世紀八十年代初出版的，并多限于工程機械單機種的設計，對工程機械共性的設計理論和方法介紹的相對較少，難以滿足工程機械專業(yè)教學要求，急需提供專業(yè)教學的教科書。

國內工程機械行業(yè)在國民經濟中占據較重要的地位，從業(yè)人員很多，也急需具有較新設計理論和方法的專業(yè)參考書。

本書較全面地闡述了工程機械設計理論和設計方法，揭示工程機械設計中的內在矛盾和規(guī)律，反映現(xiàn)代工程機械先進技術和研究成果，以促進和推動工程機械設計水平的提高。本書內容包括：工程機械現(xiàn)代技術概述與總體設計、工程機械發(fā)動機選型及其現(xiàn)代技術、工程機械行駛理論與牽引性能、工程機械傳動系統(tǒng)設計與分析、工程機械制動系統(tǒng)和轉向系統(tǒng)設計、80型輪式裝載機動力系統(tǒng)工作特性研究、工作裝置現(xiàn)代設計、工程機械人-機-環(huán)境系統(tǒng)設計、工程機械造型設計、工程機械系統(tǒng)熱平衡技術，對工程機械整機設計內容均作了系統(tǒng)描述。

本書兼顧高等學校本科階段專業(yè)教學的要求，由于學時的限制，教材內容的安排上力求精練工程機械設計理論的主要內容，而對工程機械構造和工作原理、主要零件的設計理論等內容由相關配套的課程予以講解，以形成系統(tǒng)的專業(yè)教學體系。此點，對參考本書的工程機械行業(yè)的讀者或許有些不便，望予以諒解。

考慮到工程機械品種繁多，各機型又有特殊之處，本書本著突出共性、照顧特殊性的思路，注意了和其他相關課程的銜接，著重介紹工程機械各主要系統(tǒng)的基本設計理論和現(xiàn)代成熟的設計方法。

本書為高等學校機械工程類專業(yè)教科書，尤其適用于工程機械、工程車輛專業(yè)方向的專業(yè)教學，也可作為相關專業(yè)的教學參考書，并可供有關工程技術人員參考。

本書在編寫過程中得到了吉林大學機械科學與工程學院的相關老師給予了大力協(xié)助，在此表示感謝！

本書得到國家科技支撐計劃課題——面向節(jié)能與安全的集成智能化工程機械裝備研發(fā)（課題編號：2013BAF07B04）的資助，同時得到吉林大學本科“十二五”規(guī)劃教材的資助。

限于編著者水平，書中難免有不妥之處，敬請讀者批評指正。

編著者2100433B

第1章工程機械現(xiàn)代技術概述與總體設計1

11工程機械現(xiàn)代設計技術概述1

111非公路用機動設備柴油機現(xiàn)代技術1

112工程機械現(xiàn)代液壓技術發(fā)展1

113工程機械現(xiàn)代動力傳動技術發(fā)展2

114工程機械現(xiàn)代多體動力學技術發(fā)展2

12工程機械總體設計3

121工程機械的使用性能3

122工程機械設計過程4

123工程機械總布置7

124工程機械CAD技術簡介10

第2章工程機械發(fā)動機選型及其現(xiàn)代技術11

21發(fā)動機的基本性能11

211動力性11

212經濟性11

213振動與噪聲12

214可靠性與耐久性12

215排氣凈化12

216啟動性能13

22工程機械發(fā)動機的選型13

221發(fā)動機基本形式的選擇13

222發(fā)動機主要性能指標的選擇14

23工程機械發(fā)動機輔助系統(tǒng)設計15

231空氣濾清器15

232消聲器16

233散熱器的選擇與安裝16

234風冷發(fā)動機冷卻系統(tǒng)安裝要求18

235發(fā)動機運轉狀態(tài)監(jiān)測18

236發(fā)動機潤滑油18

24發(fā)動機懸置系統(tǒng)設計19

241懸置設計要求19

242懸置系統(tǒng)激振源19

243懸置系統(tǒng)的布置20

244懸置軟墊設計21

245發(fā)動機飛輪殼結合面靜態(tài)彎矩的校核21

25工程機械用柴油機現(xiàn)代技術概述22

251現(xiàn)代柴油機系統(tǒng)仿真模型22

252現(xiàn)代柴油機關鍵系統(tǒng)22

253現(xiàn)代柴油機技術的發(fā)展方向26

26工程機械用柴油機排放技術27

261柴油機排放物27

262柴油機排放法規(guī)與實施27

263歐美第三階段排放解決方案29

264歐美第四階段排放解決方案30

265排放技術今后的發(fā)展32

第3章工程機械行駛理論與牽引性能33

31土壤的物理性質33

311土壤切應力與剪切變形的關系33

312土壤的切削理論34

313土壤的其他物理性質35

32輪式工程機械行駛理論37

321概述37

322輪胎的選定38

323輪胎運動學39

324輪胎動力學40

325影響滾動阻力的因素42

326驅動輪的滑轉效率與附著性能42

327輪式工程機械行駛效率44

33履帶式工程機械的行駛理論45

331履帶式工程機械行駛機構組成45

332履帶式工程機械行駛原理46

333履帶行駛機構運動學46

334履帶行駛機構動力學47

335履帶行駛機構的附著性能及其影響因素49

336履帶行走機構的效率49

34工程機械牽引性能50

341牽引力平衡50

342牽引功率平衡51

343牽引特性53

第4章工程機械傳動系統(tǒng)設計與分析56

41傳動系統(tǒng)設計概述56

411傳動系統(tǒng)的功用56

412傳動系統(tǒng)類型56

413傳動系統(tǒng)傳動比確定59

42主離合器和液力變矩器設計62

421主離合器的設計要求和選型62

422主離合器主要參數的確定63

423主離合器的設計65

424液力變矩器的結構和工作原理66

425液力變矩器的特性66

426液力變矩器與發(fā)動機共同工作的輸入特性69

427液力變矩器與發(fā)動機共同工作的輸出特性73

428液力變矩器與發(fā)動機的合理匹配74

429液力變矩器的選型77

43變速箱設計與分析78

431機械式變速箱78

432定軸式動力換擋變速箱82

433行星式動力換擋變速箱85

434行星變速箱工作特性分析89

44傳動軸和驅動橋設計104

441傳動軸104

442輪式驅動橋106

443履帶式驅動橋107

第5章工程機械制動系統(tǒng)和轉向系統(tǒng)設計109

51制動系統(tǒng)概述109

52制動器的結構形式選擇110

521鼓式制動器的結構形式及選擇110

522盤式制動器的結構形式及選擇111

53制動系統(tǒng)主要參數及其選擇112

531制動力與制動力分配系數112

532同步附著系數114

54轉向系統(tǒng)概述115

541轉向系統(tǒng)的基本要求115

542轉向方式的分析和選擇115

543動力轉向系統(tǒng)設計要求116

55鉸接式轉向系統(tǒng)設計117

551鉸接式轉向的特點117

552鉸接式轉向運動分析117

553鉸接式轉向動力分析119

554轉向液壓缸鉸點位置設計120

555鉸接式全液壓轉向系統(tǒng)121

第6章輪式裝載機動力系統(tǒng)工作特性研究122

6180型輪式裝載機動力系統(tǒng)模型122

611發(fā)動機模型124

612液力變矩器模型125

613變速箱"para" label-module="para">

614變速箱換擋離合器模型130

615車體運動模型131

616濕式制動器模型132

617變速液壓泵模型133

618工作液壓泵模型133

619轉向液壓泵模型135

6110輔助液壓泵模型136

6280型輪式裝載機動力系統(tǒng)行駛工作特性研究136

621起步過程動力系統(tǒng)工作特性136

622高速行駛動力系統(tǒng)工作特性141

6380型輪式裝載機動力系統(tǒng)鏟裝作業(yè)工作特性研究147

631全油門“KD”換擋方式鏟裝作業(yè)分析147

632全油門非“KD”方式鏟裝作業(yè)150

633部分油門“KD”方式鏟裝作業(yè)154

634不同方式鏟裝作業(yè)動力系統(tǒng)工作性能對比分析157

64輪式裝載機限滑差速系統(tǒng)行駛驅動性能研究158

641限滑差速器簡介159

642限滑差速系統(tǒng)工作原理及模型建立159

643限滑差速器性能評價參數163

644整車重心變化規(guī)律165

645帶限滑差速器裝載機驅動性能分析166

第7章工作裝置現(xiàn)代設計175

71工作裝置機構設計175

711工作裝置設計要求175

712鏟斗設計175

713工作裝置連桿機構設計177

72工作裝置結構有限元分析181

721有限元法分析基本流程181

722基于整機結構的有限元分析183

723整體結構多體系統(tǒng)分析185

724整體結構有限元分析190

73輪式裝載機液壓系統(tǒng)設計與分析203

731工作裝置液壓系統(tǒng)的組成和性能要求203

732工作裝置液壓系統(tǒng)工作特性與能耗分析203

733轉向液壓系統(tǒng)工作特性與能耗分析214

734裝載機液壓系統(tǒng)改進研究229

第8章工程機械人—機—環(huán)境系統(tǒng)設計

81概述233

82工程機械噪聲控制233

821工程機械噪聲源234

822工程機械噪聲傳播途徑235

823工程機械的噪聲控制235

83工程機械駕駛室宜人化氣候環(huán)境237

831駕駛室通風238

832駕駛室采暖238

833駕駛室制冷238

834駕駛室的隔熱與密封238

84振動壓路機乘坐舒適性239

841振動壓路機整機動力學模型239

842振動壓路機振實作業(yè)工況乘坐舒適性241

843振動壓路機轉場行駛工況乘坐舒適性243

85輪式裝載機整車結構系統(tǒng)動力學研究245

851液壓缸動態(tài)特性分析245

852裝載機整車結構系統(tǒng)虛擬樣機模型250

853裝載機整車結構系統(tǒng)多體動力學分析251

854裝載機行駛穩(wěn)定系統(tǒng)分析264

第9章工程機械造型設計268

91概述268

911工程機械造型設計的任務268

912工程機械駕駛室造型設計269

913發(fā)動機罩造型設計272

92駕駛室內部件人機工程設計273

921人體尺寸的測量273

922人體模型273

923座椅設計274

924駕駛室內操縱器的設計276

925儀表板的設計279

93駕駛室內部布置工具281

931最佳H點的分析和應用281

932眼橢圓283

933頭部轉動點（P）和眼點（E）284

934駕駛員的頭廓包絡線285

935駕駛員膝部位置曲線285

936駕駛員腹部位置曲線286

937駕駛員手伸及界面286

94裝載機駕駛室作業(yè)空間設計287

941裝載機駕駛室作業(yè)空間設計概述287

942方向盤的布置289

943儀表板的布置290

944工作裝置操縱桿的布置292

945轉向燈、雨刷器等組合開關和行走裝置變速桿的布置292

946其他手控操縱器的布置293

95裝載機駕駛室人機工程學仿真293

951視野仿真293

952駕駛坐姿仿真294

953駕駛員手伸及界面仿真299

954裝載機駕駛室色彩設計299

96工程機械色彩設計301

961工程機械色彩設計應遵循的設計原則301

962裝載機整車色彩設計302

第10章工程機械系統(tǒng)熱平衡技術304

101發(fā)動機燃燒放熱和冷卻計算304

1011發(fā)動機放熱量計算304

1012發(fā)動機傳給冷卻液熱量305

1013廢氣帶走熱量305

1014機體散熱305

1015風扇的主要性能參數306

1016發(fā)動機能量去向分析306

102液力變矩器工作熱特性分析307

1021液力變矩器的能量損失307

1022液力變矩器工作熱特性308

103裝載機液壓系統(tǒng)能耗分析309

1031I形鏟裝工況液壓系統(tǒng)能耗分析309

1032液壓系統(tǒng)傳熱分析311

1033多種作業(yè)方式液壓系統(tǒng)熱特征313

104車輛散熱器性能316

1041車輛散熱器簡介317

1042波紋翅片換熱機理317

1043散熱器數值模型的建立319

1044散熱器波紋翅片結構參數分析323

105裝載機動力艙換熱特性分析326

1051動力艙物理模型建立327

1052動力艙換熱性能分析328

1053動力艙改進分析331

參考文獻334

《現(xiàn)代工程機械設計技術及應用》系統(tǒng)論述了現(xiàn)代工程機械設計的基本內容和基本方法，內容包括：工程機械現(xiàn)代技術概述與總體設計、工程機械發(fā)動機選型及其現(xiàn)代技術、工程機械行駛理論與牽引性能、工程機械傳動系統(tǒng)設計與分析、工程機械制動系統(tǒng)和轉向系統(tǒng)設計、80型輪式裝載機動力系統(tǒng)工作特性研究、工作裝置現(xiàn)代設計、工程機械人-機-環(huán)境系統(tǒng)設計、工程機械造型設計、工程機械系統(tǒng)熱平衡技術，對現(xiàn)代設計理論和方法在工程機械設計中的具體應用作了比較詳細的介紹，使讀者能對工程機械整機設計有一個系統(tǒng)、全面的學習和了解。

《現(xiàn)代工程機械設計技術及應用》也可供從事工程機械設計、研究、生產、制造、銷售服務等的工程技術人員參考，可作為高等學校機械工程類相關專業(yè)課程的教學用書。

《現(xiàn)代工程檢測及儀表》全面系統(tǒng)地講述了溫度、壓力、流量（包括多相流在內）、物位、物性、成分量、機械量、電工量等工程最的現(xiàn)代檢測原理、方法及檢測儀表；對智能檢測儀表與現(xiàn)場總線FCS的配套連接，測量精度與誤差，某些量值傳遞與標定，檢測系統(tǒng)及儀表的抗干擾、防爆等問題也做了較為詳細的介紹?！冬F(xiàn)代工程檢測及儀表》集中反映了現(xiàn)代工程檢測的最新技術成就，理論性、工程性和實用性強，可供從事工程檢測、信控、自動化、機電等行業(yè)的科技人員使用，也可作為高等學校本科高年級及相關專業(yè)研究生的教學用書。

工程設計方案的選擇和實施，往往要受到社會、經濟、技術設施、法律、公眾等多種因素的制約。解決現(xiàn)代工程技術問題，需要綜合運用多種專業(yè)知識。因此，現(xiàn)代工程技術人員不能滿足于專門知識和具體經驗的縱向積累，必須廣泛汲取各類知識，建成有機的知識網絡，以便適應現(xiàn)代工程這一綜合性系統(tǒng)的要求。

《現(xiàn)代工程制圖及計算機輔助繪圖(第2版)》可作為高等學校非機械類本科畫法幾何及機械制圖課程的教材，也可供夜大、函授及?？茖W校使用。為配合教學，另有配套習題集及多媒體光盤同時出版。